KEKUATAN DAN KETAHANAN KONKRIT RINGAN BERBUSA … fileAkhirnya, Al-fatihah buat Al-marhum arwah bapa Haji Wan Alwi Wan Ismail dan bapa ... 2.4.2 Konkrit Ringan Berbusa Dalam Pembinaan
Post on 13-May-2019
229 Views
Preview:
Transcript
KEKUATAN DAN KETAHANAN KONKRIT RINGAN BERBUSA
SEBAGAI BAHAN STRUKTUR
WAN ABDULLAH BIN WAN ALWI
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA
2009
KEKUATAN DAN KETAHANAN KONKRIT RINGAN BERBUSA
SEBAGAI BAHAN STRUKTUR
oleh
WAN ABDULLAH BIN WAN ALWI
Tesis yang diserahkan untuk memenuhi
keperluan bagi Ijazah Doktor Falsafah
September 2009
ii
PENGHARGAAN
Penulis merakamkan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada penyelia utama,
Professor Dr. Ir. Mahyuddin Ramli yang telah memberikan tunjuk ajar, bimbingan dan
semangat yang tinggi dalam membantu penulis menyiapkan penyelidikan ini. Ucapan
terima kasih kepada majikan penulis, Universiti Teknologi MARA yang meluluskan cuti
belajar dan Jabatan Perkhidmatan Awam Malaysia yang menghadiahkan biasiswa Skim
Latihan Akademik Bumiputra.
Penghargaan istimewa buat keluarga penulis, ibu Hajah Zainab Abd. Rahman, ibu mertua
Hajah Mariam Jusoh, isteri Hajah Norhayati Harun dan anak-anak Wan Muhammad
Farhan, Wan Muhammad Haikal, Wan Muhammad Syahir, Wan Nur Hanani, Wan
Muhammad Naim dan Wan Muhammad Haniff, terima kasih atas doa, sokongan dan
kesabaran. Penghargaan dan ucapan terima kasih buat semua yang telah membantu
penulis sepanjang penyelidikan ini.
Akhirnya, Al-fatihah buat Al-marhum arwah bapa Haji Wan Alwi Wan Ismail dan bapa
mertua Haji Harun Ibrahim.
iii
ISI KANDUNGAN Penghargaan ii Isi Kandungan iii Senarai Jadual x Senarai Rajah xvi Abstrak xxiv BAB 1 PENGENALAN 1
1.1 Pengenalan 1
1.2 Objektif Kajian 11
1.3 Skop Kajian 14
1.4 Metodologi Kajian 14
1.5 Susunan Bab 16
BAB 2 KAJIAN LITERATUR 20
2.1 Pengenalan 20
2.2 Sejarah Konkrit Ringan Dalam Industri Pembinaan 23
2.3 Jenis-jenis Konkrit Ringan 30
2.3.1 Konkrit Agregat Ringan 34
2.3.1.1 Agregat Ringan Semula Jadi 34
iv
2.3.1.2 Agregat Ringan dari Lebihan dan Buangan Industri 35
2.3.1.3 Agregat Ringan Proses 38
2.3.1.4 Agregat Ringan dari Bahan Organik 41
2.3.2 Konkrit Ringan Tanpa Agregat Halus 41
2.3.3 Konkrit Ringan Berbusa 45
2.4 Sejarah Konkrit Ringan Berbusa 51
2.4.1 Konkrit Ringan Berbusa Dalam Kejuruteraan Awam 53
2.4.2 Konkrit Ringan Berbusa Dalam Pembinaan Bangunan 56
2.4.3 Aplikasi Konkrit Ringan Berbusa Dalam Pembinaan Bangunan 61
2.5 Teknologi Konkrit Ringan Berbusa 64
2.5.1 Agen Pembusaan 69
2.5.2 Alat Penjana dan Larutan Pracampur 70
2.5.3 Kadar Penjanaan Busa 71
2.5.4 Sifat-sifat Buih Busa 71
2.5.5 Kestabilan Busa 72
2.5.6 Generator Buih Busa 73
2.5.7 Peralatan Campuran 74
2.5.8 Simen 76
2.5.9 Agregat 76
2.6 Rekabentuk Campuran 78
2.6.1 Nisbah Air-Simen 79
2.6.2 Pengeluaran Konkrit Ringan Berbusa 80
2.7 Kaedah Pengawetan Konkrit Ringan Berbusa 81
v
2.8 Penyediaan Konkrit Ringan Berbusa 82
2.8.1 Kerja Konkrit 83
2.9 Sifat Konkrit Ringan Berbusa 84
2.9.1 Rongga-rongga Udara 86
2.9.2 Ketumpatan 90
2.9.3 Kekuatan 91
2.9.4 Pengecutan dan Pengembangan Haba 92
2.9.5 Resapan Air 93
2.9.6 Penebat Haba 95
2.9.7 Ketahanan Kebakaran 96
2.10 Konkrit Ringan Berbusa Sebagai Bahan Struktur 97
2.11 Rumusan Kajian Literatur 98
BAB 3 METODOLOGI KAJIAN DAN SIFAT BAHAN UJIAN 100
3.1 Pengenalan 100
3.2 Bahagian Pertama – Ujian Bahan Kajian 101 3.2.1 Simen 101
3.2.1.1 Ujian Masa Pengerasan Simen 105
3.2.2 Agregat 106
3.2.2.1 Proses Menghancurkan Agregat Halus Terkilang 109
3.2.2.2 Ujian Analisis Ayak Agregat 110
3.2.2.3 Ujian Ketumpatan Bandingan dan Resapan Air 113
vi
3.2.3 Air 116
3.2.4 Bahan Busa 117
3.2.4.1 Ujian dan Penyediaan Busa 119
3.2.4.2 Kualiti Busa 122
3.2.4.3 Kestabilan Busa 122
3.2.4.4 Ketumpatan Busa 123
3.2.5 Bahan Tambah 124
3.2.6 Tetulang Jejaring Terkimpal 127
3.3 Bahagian Kedua – Ujian Konkrit Ringan Berbusa Segar 128
3.3.1 Ujian Penurunan 128
3.3.2 Ujian Ketumpatan 130
3.4 Bahagian Ketiga – Ujian Sifat Kekuatan Konkrit Ringan Berbusa 131
3.4.1 Ujian Ketumpatan 131
3.4.2 Ujian Kekuatan Mampat 132
3.4.3 Ujian Kekuatan Lentur 134
3.4.4 Ujian Halaju Denyut Ultrasonik 135
3.4.5 Ujian Modulus Kekenyalan 137
3.5 Bahagian Keempat – Ujian Sifat Ketahanan Konkrit Ringan Berbusa 138
3.5.1 Ujian Pengkarbonatan 139
3.5.2 Ujian Resapan Air 140
3.5.3 Ujian Kehilangan Berat 141
3.5.4 Ujian Ketelapan Oksigen 143
3.6 Bahagian Kelima – Ujian Panel Struktur Konkrit 145
vii
3.6.1 Ujian Beban Pesongan 145
3.6.2 Pengukuran Rekahan 146
3.7 Kaedah Pengawetan dan Tempoh Masa Ujian 146
3.8 Kaedah Kerja dan Kawalan Kualiti 149
3.8.1 Proses Pemasangan Acuan 150
3.8.2 Proses Membancuh Campuran Konkrit 151
3.8.3 Proses Pemadatan 155
3.8.4 Proses Membuka Acuan 156
3.8.5 Proses Pengawetan 156
3.9. Rekabentuk Campuran Konkrit 157
3.9.1 Rekabentuk Campuran Kajian 158
3.9.2 Asas Pengiraan Reka bentuk Konkrit Ringan Berbusa 160
BAB 4 SIFAT KEKUATAN KONKRIT RINGAN BERBUSA 164
4.1 Pengenalan 164
4.2 Ujian Ketumpatan Konkrit Keras 166
4.2.1 Kesan Perbezaan Pengawetan kepada Ketumpatan 167
4.2.2 Kesan Perbezaan Busa kepada Ketumpatan 178
4.3 Ujian Kekuatan Mampat 180
4.4 Ujian Kekuatan Lentur 189
4.5 Ujian Halaju Denyut Ultrasonik 198
4.6 Ujian Modulus Kekenyalan Dinamik 207
viii
4.7 Kesimpulan 216
BAB 5 SIFAT KETAHANAN KONKRIT RINGAN BERBUSA 222
5.1 Pengenalan 222
5.2 Ujian Kesan Pengkarbonatan 223
5.3 Ujian Resapan Air 233
5.4 Ujian Ketelapan Oksigen 244
5.5 Ujian Kehilangan Berat 254
5.6 Kesimpulan 259
BAB 6 UJIAN STRUKTUR KONKRIT RINGAN BERBUSA 262
6.1 Pengenalan 262
6.2 Objektif dan Kaedah Ujian 263
6.3 Penyedian Spesimen Kajian 264
6.3.1 Rekabentuk Campuran Konkrit, Ketumpatan dan Masa Ujian 264
6.3.2 Penyediaan Tetulang 265
6.3.3 Penyediaan Acuan 266
6.3.4 Kaedah Pengawetan 267
6.4 Ujian Kekuatan Struktur 268
6.4.1 Beban Rekahan Pertama dan Beban Muktamad 270
6.4.2 Ujian Bebanan dan Nilai Pesongan 270
ix
6.4.3 Lebar Rekahan 328
6.4.4 Jarak Rekahan 333
6.4.5 Bilangan Rekahan 337
6.5 Kesimpulan 341
BAB 7 KESIMPULAN DAN CADANGAN KAJIAN LANJUT 344
7.1 Kesimpulan Hasil Penyelidikan 344 7.2 Cadangan Kajian Lanjut 353 SENARAI RUJUKAN 354
x
SENARAI JADUAL Jadual 2.0 Kumpulan konkrit ringan (Short, et. al. 1978). 33 Jadual 2.1 Rekabentuk konkrit ringan berbusa dan penggunaannya 66
(Manual Portafoam). Jadual 2.2 Jenis agen pembusaan, kadar pencairan dan ketumpatan 70
busa (Muhammad Nordin, 200). Jadual 2.3 Saiz agregat untuk konkrit ringan berbusa (Manual Portafoam). 77 Jadual 2.4 Reka bentuk campuran konkrit berbusa untuk 1 m3 konkrit. 79 Jadual 2.5 Sifat-sifat konkrit ringan berbusa (Adridge, 2000). 85 Jadual 2.6 Variasi peratusan bilangan rongga-rongga udara berbanding busa 88
(Nambiar dan Ramamurty, 2007). Jadual 2.7 Hubungan antara penambahan busa dan ketumpatan 91
(Nambir, et. al. 2007). Jadual 2.8 Perbandingan antara ketumpatan dan kekuatan mampat 92
(Nambir, et. al. 2006). Jadual 2.9 Kadar resapan air konkrit ringan berbusa (Nambiar, et al ., 2007). 95 Jadual 2.10 Perbandingan ketumpatan konkrit dan kadar pengaliran haba 96
(Manual Portafoam). Jadual 3.0 Nama, formula dan simbol singkatan sebatian simen
(Neville,1994) . 102 Jadual 3.1 Peratusan kandungan oksida dan pengiraan sebatian simen
Portland (Neville,1994). 103 Jadual 3.2 Komposisi kimia simen Portland biasa berjenama Blue Lion.
(Pembekal). 104 Jadual 3.3 Keputusan ujian masa pengerasan simen Portland biasa. 106 Jadual 3.4 Had penggredan agregat halus berdasarkan BS 882:1983. 111 Jadual 3.5 Keputusan analisis ayak agregat halus terkilang. 112
xi
Jadual 3.6 Keputusan ujian ketumpatan bandingan dan resapan air agregat halus terkilang. 115
Jadual 3.7 Peratusan kandungan kelembapan agregat halus terkilang. 116
Jadual 3.8 Ketumpatan busa yang dihasilkan untuk kajian. 121 Jadual 3.9 Penggunaan bahan pemplastik dalam campuran konkrit
(Ramli, 1991). 125 Jadual 3.10 Sifat tetulang jejaring terkimpal (Sulieman, 2004). 127 Jadual 3.11 Ketumpatan konkrit ringan berbusa segar untuk kajian. 131 Jadual 3.12 Kualiti konkrit berdasarkan halaju denyut ultrasonik. 136 Jadual 3.13 Parameter ujian sifat kekuatan konkrit. 148 Jadual 3.14 Parameter ujian sifat ketahanan konkrit. 148 Jadual 3.15 Parameter ujian panel struktur konkrit. 149 Jadual 3.16 Rekabentuk campuran kajian untuk 1 m3. 160 Jadual 3.17 Kaedah pengiraan bahan untuk 1 m3 pada nisbah
simen-agregat; 1 : 1.5. 162 Jadual 4.0 Keputusan ujian ketumpatan bagi pengawetan udara (kg/m3). 167 Jadual 4.1 Keputusan ujian ketumpatan bagi pengawetan air biasa (kg/m3). 169 Jadual 4.2 Keputusan ujian ketumpatan bagi pengawetan air garam (kg/m3). 170 Jadual 4.3 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi ketumpatan. 178 Jadual 4.4 Reka bentuk ketumpatan konkrit ringan berbusa untuk 1 m3
pada nisbah simen-agregat; (1 : 1.5). 179 Jadual 4.5 Keputusan ujian kekuatan mampat bagi pengawetan
udara (N/mm2). 181 Jadual 4.6 Keputusan ujian kekuatan mampat bagi pengawetan
air biasa (N/mm2). 182 Jadual 4.7 Keputusan ujian kekuatan mampat bagi pengawetan
air garam (N/mm2). 183
xii
Jadual 4.8 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi kekuatan mampat. 189 Jadual 4.9 Keputusan ujian kekuatan lentur bagi pengawetan
udara (N/mm2). 190 Jadual 4.10 Keputusan ujian kekuatan lentur bagi pengawetan
air biasa (N/mm2). 192
Jadual 4.11 Keputusan ujian kekuatan lentur bagi pengawetan air garam (N/mm2). 193
Jadual 4.12 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi kekuatan lentur. 198 Jadual 4.13 Keputusan ujian halaju denyut ultrasonik bagi pengawetan
udara (km/s). 200 Jadual 4.14 Keputusan ujian halaju denyut ultrasonik bagi pengawetan
air biasa (km/s). 201 Jadual 4.15 Keputusan ujian halaju denyut ultrasonik bagi pengawetan
air garam (km/s). 202
Jadual 4.16 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi halaju denyut ultrasonik. 207 Jadual 4.17 Keputusan ujian modulus dinamik bagi pengawetan
udara (N/mm2). 208 Jadual 4.18 Keputusan ujian modulus dinamik bagi pengawetan
air biasa (N/mm2). 209 Jadual 4.19 Keputusan ujian modulus dinamik bagi pengawetan
air garam (N/mm2). 210 Jadual 4.20 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi modulus dinamik. 216 Jadual 5.0 Keputusan ujian kesan pengkarbonatan bagi pengawetan
udara (mm). 224 Jadual 5.1 Keputusan ujian kesan pengkarbonatan bagi pengawetan
air biasa (mm). 226 Jadual 5.2 Keputusan ujian kesan pengkarbonatan bagi pengawetan
air garam (mm). 227 Jadual 5.3 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi kesan pengkarbonatan. 233
xiii
Jadual 5.4 Keputusan ujian resapan air bagi pengawetan udara (%). 235 Jadual 5.5 Keputusan ujian resapan air bagi pengawetan air biasa (%). 237 Jadual 5.6 Keputusan ujian resapan air bagi pengawetan air garam (%). 238 Jadual 5.7 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi resapan air. 244 Jadual 5.8 Keputusan ujian ketelapan oksigen bagi pengawetan
udara (K x 10-16 m2). 245 Jadual 5.9 Keputusan ujian ketelapan oksigen bagi pengawetan
air biasa (K x 10-16 m2). 247 Jadual 5.10 Keputusan ujian ketelapan oksigen bagi pengawetan
air garam (K x 10-16 m2). 248 Jadual 5.11 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi ketelapan oksigen. 254 Jadual 5.12 Keputusan ujian kehilangan berat pengawetan air biasa selama
28 hari dan larutan asid haidroklorid sehingga tempoh ujian, (%). 255 Jadual 5.13 Persamaan am dan nilai pekali kolerasi kehilangan berat. 258 Jadual 6.0 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan udara untuk tempoh umur 30 hari. 272
Jadual 6.1 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan air biasa untuk tempoh umur 30 hari. 274
Jadual 6.2 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan air garam untuk tempoh umur 30 hari. 276
Jadual 6.3 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan udara untuk tempoh umur 30 hari. 281
Jadual 6.4 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan air biasa untuk tempoh umur 30 hari. 283
xiv
Jadual 6.5 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan air garam untuk tempoh umur 30 hari. 286
Jadual 6.6 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan udara untuk tempoh umur 90 hari. 290
Jadual 6.7 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan air biasa untuk tempoh umur 90 hari. 293
Jadual 6.8 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan air garam untuk tempoh umur 90 hari. 295
Jadual 6.9 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan udara untuk tempoh umur 90 hari. 300
Jadual 6.10 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan air biasa untuk tempoh umur 90 hari. 302
Jadual 6.11 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan air garam untuk tempoh umur 90 hari. 304
Jadual 6.12 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan udara untuk tempoh umur 180 hari. 309
Jadual 6.13 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan air biasa untuk tempoh umur 180 hari. 311
Jadual 6.14 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3, pengawetan air garam untuk tempoh umur 180 hari. 314
Jadual 6.15 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk
ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan udara untuk tempoh umur 180 hari. 319
xv
Jadual 6.16 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan air biasa untuk tempoh umur 180 hari. 321
Jadual 6.17 Keputusan ujian bebanan dan nilai pesongan untuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3, pengawetan air garam untuk tempoh umur 180 hari. 323
Jadual 6.18 Keputusan ujian purata lebar rekahan untuk reka bentuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 (mm). 329 Jadual 6.19 Keputusan ujian purata lebar rekahan untuk reka bentuk
ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 (mm). 331 Jadual 6.20 Keputusan ujian purata jarak rekahan untuk reka bentuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 (mm). 334
Jadual 6.21 Keputusan ujian purata jarak rekahan untuk reka bentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 (mm). 335
Jadual 6.22 Keputusan ujian bilangan rekahan untuk reka bentuk
ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 (no). 338 Jadual 6.23 Keputusan ujian bilangan rekahan untuk reka bentuk
ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 (no). 339
xvi
SENARAI RAJAH
Rajah 2.0 Contoh kandungan konkrit ringan berbusa (Jones, et. al. 2005). 21
Rajah 2.1 Generator buih busa jenama Portafoam yang digunakan dalam kajian makmal. 73
Rajah 3.0 Simen Portland biasa berjenama Blue Lion digunakan
dalam kajian. 104 Rajah 3.1 Agregat halus terkilang atau yang telah siap melalui
proses ayakan. 108 Rajah 3.2 Mesin ‘Aggregate and Rock Crusing’ untuk menghancurkan
agregat. 109 Rajah 3.3 Mesin ‘Sieving Endercotis Sieve Shaker’ untuk mengayak
agregat. 110 Rajah 3.4 Lengkung perbezaan analisis agregat halus terkilang. 113 Rajah 3.5 Generator Portaform bersama tangki silinder dan tekanan udara. 120 Rajah 3.6 Busa yang dihasilkan dari generator Portafoam. 123 Rajah 3.7 Peralatan ujian penurunan konkrit ringan berbusa. 129 Rajah 3.8 Spesimen kiub sedang diuji kekuatan mampat. 133 Rajah 3.9 Spesimen prisma sedang diuji kekuatan lentur. 135 Rajah 3.10 Spesimen prisma diuji halaju denyut ultrasonik. 137 Rajah 3.11 Ujian kesan pengkarbonatan dijalankan terhadap spesimen
prisma patah. 140 Rajah 3.12 Ketuhar untuk mengeringkan spesimen. 143 Rajah 3.13 Acuan prisma yang telah bersih, disapu minyak dan sedia
digunakan. 151 Rajah 3.14 Mesin pembancuh berputar membancuh campuran konkrit. 153
xvii
Rajah 3.15 Peralatan ujian penurunan mengikut piawaian Amerika, ASTM C230-68. 155
Rajah 3.16 Pengawetan dalam kolah menggunakan air biasa. 157 Rajah 4.0 Graf keputusan ujian ketumpatan bagi pengawetan
udara (kg/m3). 172 Rajah 4.1 Graf keputusan ujian ketumpatan bagi pengawetan
air biasa (kg/m3). 173 Rajah 4.2 Graf keputusan ujian ketumpatan bagi pengawetan
air garam (kg/m3). 174 Rajah 4.3 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan ketumpatan
sasaran bagi pengawetan udara. 176 Rajah 4.4 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan ketumpatan
sasaran bagi pengawetan air biasa. 176 Rajah 4.5 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan ketumpatan
sasaran bagi pengawetan air garam. 177 Rajah 4.6 Graf keputusan ujian kekuatan mampat bagi pengawetan
udara (N/mm2). 185 Rajah 4.7 Graf keputusan ujian kekuatan mampat bagi pengawetan
air biasa (N/mm2). 185 Rajah 4.8 Graf keputusan ujian kekuatan mampat bagi pengawetan
air garam (N/mm2). 186 Rajah 4.9 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kekuatan
mampat bagi pengawetan udara. 187 Rajah 4.10 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kekuatan
mampat bagi pengawetan air biasa. 187 Rajah 4.11 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kekuatan
mampat bagi pengawetan air garam. 188 Rajah 4.12 Graf keputusan ujian kekuatan lentur bagi pengawetan
udara (N/mm2). 194 Rajah 4.13 Graf keputusan ujian kekuatan lentur bagi pengawetan
air biasa (N/mm2). 195
xviii
Rajah 4.14 Graf keputusan ujian kekuatan lentur bagi pengawetan air garam (N/mm2). 195
Rajah 4.15 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kekuatan
lentur bagi pengawetan udara. 196 Rajah 4.16 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kekuatan
lentur bagi pengawetan air biasa. 197 Rajah 4.17 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kekuatan
lentur bagi pengawetan air garam. 197 Rajah 4.18 Graf keputusan ujian halaju denyut ultrasonik bagi pengawetan
udara (km/s). 203 Rajah 4.19 Graf keputusan ujian halaju denyut ultrasonik bagi pengawetan
air biasa (km/s). 203 Rajah 4.20 Graf keputusan ujian halaju denyut ultrasonik bagi pengawetan
air garam (km/s). 204 Rajah 4.21 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan halaju denyut
ultrasonik bagi pengawetan udara. 205 Rajah 4.22 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan halaju denyut
ultrasonik bagi pengawetan air biasa. 205 Rajah 4.23 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan halaju denyut
ultrasonik bagi pengawetan air garam. 206 Rajah 4.24 Graf keputusan ujian modulus dinamik bagi pengawetan
udara (N/mm2). 212 Rajah 4.25 Graf keputusan ujian modulus dinamik bagi pengawetan
air biasa (N/mm2). 212 Rajah 4.26 Graf keputusan ujian modulus dinamik bagi pengawetan
air garam (N/mm2). 213 Rajah 4.27 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan modulus
dinamik bagi pengawetan udara. 214 Rajah 4.28 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan modulus
dinamik bagi pengawetan air biasa. 215
xix
Rajah 4.29 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan modulus dinamik bagi pengawetan air garam. 215
Rajah 5.0 Graf keputusan ujian kesan pengkarbonatan bagi pengawetan
udara (mm). 229 Rajah 5.1 Graf keputusan ujian kesan pengkarbonatan bagi pengawetan
air biasa (mm). 229 Rajah 5.2 Graf keputusan ujian kesan pengkarbonatan bagi pengawetan
air garam (mm). 230 Rajah 5.3 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kesan
pengkarbonatan bagi pengawetan udara. 231 Rajah 5.4 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kesan
pengkarbonatan bagi pengawetan air biasa. 231 Rajah 5.5 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kesan
pengkarbonatan bagi pengawetan air garam. 232 Rajah 5.6 Graf keputusan ujian resapan air bagi pengawetan udara (%). 240 Rajah 5.7 Graf keputusan ujian resapan air bagi pengawetan air biasa (%). 240 Rajah 5.8 Graf keputusan ujian resapan air bagi pengawetan air garam (%). 241 Rajah 5.9 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan resapan air
bagi pengawetan udara. 242 Rajah 5.10 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan resapan air
bagi pengawetan air biasa. 243 Rajah 5.11 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan resapan air
bagi pengawetan air garam. 243 Rajah 5.12 Graf keputusan ujian ketelapan oksigen bagi pengawetan
udara (K x 10-16 m2). 250 Rajah 5.13 Graf keputusan ujian ketelapan oksigen bagi pengawetan
air biasa (K x 10-16 m2). 250 Rajah 5.14 Graf keputusan ujian ketelapan oksigen bagi pengawetan
air garam (K x 10-16 m2). 251
xx
Rajah 5.15 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan ketelapan oksigen bagi pengawetan udara. 252
Rajah 5.16 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan ketelapan
oksigen bagi pengawetan air biasa. 252 Rajah 5.17 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan ketelapan
oksigen bagi pengawetan air garam. 253 Rajah 5.18 Graf keputusan ujian kehilangan berat konkrit
ringan berbusa (%). 257 Rajah 5.19 Hubungan antara tempoh pengawetan dengan kehilangan berat. 257 Rajah 6.0 Acuan dan tetulang jejaring terkimpal untuk
panel struktur. 267 Rajah 6.1 Mesin Tensile Test – Gotech Universal Testing Machine
untuk panel struktur konkrit ringan berbusa ujian bebanan empat titik. 269
Rajah 6.2 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan udara yang diuji pada umur 30 hari. 273
Rajah 6.3 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan air biasa yang diuji pada umur 30 hari. 275
Rajah 6.4 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan air garam yang diuji pada umur 30 hari. 277
Rajah 6.5 Graf hubungan antara bebanan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 bagi tempoh pengawetan 30 hari. 279 Rajah 6.6 Graf hubungan antara nilai pesongan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 pada tempoh pengawetan 30 hari. 280 Rajah 6.7 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan udara yang diuji pada umur 30 hari. 282
xxi
Rajah 6.8 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan air biasa yang diuji pada umur 30 hari. 285
Rajah 6.9 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan air garam yang diuji pada umur 30 hari. 287
Rajah 6.10 Graf hubungan antara bebanan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 pada tempoh pengawetan 30 hari. 288 Rajah 6.11 Graf hubungan antara nilai pesongan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 pada tempoh pengawetan 30 hari. 289 Rajah 6.12 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan udara yang diuji pada umur 90 hari. 292
Rajah 6.13 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan air biasa yang diuji pada umur 30 hari. 294
Rajah 6.14 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan air garam yang diuji pada umur 30 hari. 296
Rajah 6.15 Graf hubungan antara bebanan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 pada tempoh pengawetan 90 hari. 297 Rajah 6.16 Graf hubungan antara nilai pesongan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 pada tempoh pengawetan 90 hari. 298 Rajah 6.17 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan udara yang diuji pada umur 90 hari. 301
Rajah 6.18 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan air biasa yang diuji pada umur 90 hari. 303
xxii
Rajah 6.19 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan air garam yang diuji pada umur 90 hari. 306
Rajah 6.20 Graf hubungan antara bebanan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 pada tempoh pengawetan 90 hari. 307 Rajah 6.21 Graf hubungan antara nilai pesongan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 pada tempoh pengawetan 90 hari. 308 Rajah 6.22 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan udara yang diuji umur 180 hari. 311
Rajah 6.23 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan air biasa yang diuji umur 180 hari. 313
Rajah 6.24 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 1800 kg/m3 kaedah pengawetan air garam yang diuji umur 180 hari. 315
Rajah 6.25 Graf hubungan antara bebanan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 pada tempoh pengawetan 180 hari. 316 Rajah 6.26 Graf hubungan antara nilai pesongan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 pada tempoh pengawetan 180 hari. 317 Rajah 6.27 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan udara yang diuji umur 180 hari. 320
Rajah 6.28 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan air biasa yang diuji umur 180 hari. 322
Rajah 6.29 Bentuk rekahan penal struktur konkrit ringan berbusa
rekabentuk kekuatan sasaran 2000 kg/m3 kaedah pengawetan air garam yang diuji umur 180 hari. 324
xxiii
Rajah 6.30 Graf hubungan antara bebanan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 pada tempoh pengawetan 180 hari. 326 Rajah 6.31 Graf hubungan antara nilai pesongan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 pada tempoh pengawetan 180 hari. 327 Rajah 6.32 Graf hubungan antara lebar rekahan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 untuk tiga kaedah pengawetan berbeza. 331 Rajah 6.33 Graf hubungan antara lebar rekahan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 untuk tiga kaedah pengawetan berbeza. 333 Rajah 6.34 Graf hubungan antara purata jarak rekahan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 untuk tiga kaedah pengawetan berbeza. 335 Rajah 6.35 Graf hubungan antara purata jarak rekahan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 untuk tiga kaedah pengawetan berbeza. 337 Rajah 6.36 Graf hubungan antara bilangan rekahan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 1800 kg/m3 untuk tiga kaedah pengawetan berbeza. 338 Rajah 6.37 Graf hubungan antara bilangan rekahan dengan lapis tetulang panel struktur bagi rekabentuk ketumpatan sasaran 2000 kg/m3 untuk tiga kaedah pengawetan berbeza. 340
xxiv
KEKUATAN DAN KETAHANAN KONKRIT RINGAN BERBUSA
SEBAGAI BAHAN STRUKTUR
ABSTRAK
Konkrit ringan berbusa dengan ketumpatan yang rendah dan ringan lebih dikenali umum
sebagai bahan binaan yang bersifat lemah. Ini disebabkan oleh kehadiran banyak sel-sel
udara sebagai gantian agregat dalam binaan matriksnya. Objektif penyelidikan ini adalah
untuk merekabentuk campuran konkrit ringan berbusa pada ketumpatan yang berbeza
antara 1200 kg/m3 hingga 2000 kg/m3 sebagai bahan struktur dalam industri pembinaan.
Penggunaan agregat halus terkilang dari kuari untuk semua ujian makmal bertujuan
memaksimakan penggunaan bahan lebihan industri. Ujian sifat kejuruteraan bahan
dijalankan untuk menguji sifat kekuatan dan ketahanan konkrit ringan berbusa dengan
pendedahan pengawetan berbeza, iaitu udara, air biasa dan air garam sehingga tempoh
ujian. Ujian struktur konkrit ringan berbusa menggunakan panel bertetulang dan tanpa
tetulang untuk menguji sifat ketahanan terhadap bebanan dengan pendedahan
pengawetan yang sama sehingga tempoh ujian. Hasil ujian sifat kekuatan mendapati
pengawetan air garam memberikan nilai kekuatan yang tinggi berbanding pengawetan air
biasa dan udara untuk semua parameter ujian. Begitu juga hasil ujian sifat ketahanan
mendapati semua parameter ujian menunjukkan nilai ketahanan pengawetan air garam
adalah lebih tinggi berbanding air biasa dan udara. Keputusan ini menunjukkan larutan
air garam membentuk kristal untuk memperkuatkan dan memperkukuhkan ikatan antara
matriks. Perbandingan antara ketumpatan menunjukkan ketumpatan tinggi merekodkan
xxv
nilai kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi berbanding ketumpatan yang lebih rendah.
Kandungan sel-sel udara yang lebih banyak pada ketumpatan rendah telah merendahkan
nilai ketumpatan dan ketahanan. Ujian panel struktur mendapati pada umur 30 hari
pengawetan air garam menghasilkan nilai ketahanan yang lebih tinggi berbanding air
biasa dan udara. Namum ujian pada umur 90 dan 180 hari memberi keputusan sebaliknya
di mana pengawetan udara adalah lebih tinggi dari air biasa dan air garam untuk semua
panel tetulang. Untuk panel tanpa tetulang, pengawetan air garam masih kekal tinggi
berbanding air biasa dan udara. Keputusan ini menunjukkan larutan air garam telah
meresap memasuki binaan matriks dan berlaku kakisan pada tetulang. Kesimpulannya,
konkrit ringan berbusa sesuai dan baik digunakan dalam pendedahan air garam untuk
struktur tanpa tetulang. Namum struktur tetulang adalah lemah disebabkan berlaku
kakisan pada tetulang.
xxvi
STRENGTH AND DURABILITY OF LIGHTWEIGHT FOAM CONCRETE
AS STRUCTURAL MATERIAL
ABSTRACT
Low density lightweight foam concrete is more generally known as a construction
material that is weak in character. This is caused by the presence of numerous air cells as
aggregate substitutes in its matrix construction. This research aims to design a mixture of
lightweight foam concrete with different density levels ranging from 1200 kg/m3 to 2000
kg/m3 as structural material in the construction industry. The utilisation of the fine quarry
produced aggregates in all the laboratory experiments is to maximise the use of surplus
industrial materials. Material engineering trait tests were conducted to ascertain strength
and durability characteristics of lightweight foam concrete via exposure to different
preservation agents namely air, plain water and salt water within the period of
experimentation. Tests on lightweight foam concrete using reinforcement and without
reinforcement panels were carried out to determine durability traits against loading
pressure using the same preservation agents within the period of experimentation. Tests
on the strength characteristics reveal that salt solution preservative produces higher
strength values compared to those of plain water and at the atmosphere in all test
parameters. Likewise, tests on durability characteristics indicate all the test parameters
show that salt solution preservative values are higher as opposed to plain water and the
atmosphere. These results indicate that saline solution forms crystals in order to
strengthen and reinforce the bonds among matrix. Inter density comparisons point to the
xxvii
fact that high density records higher strength and durability values compared to lower
density. The higher number of air cells in low density reduces its strength and durability
values. The structure panel test indicates that at 30 days, salt solution preservative
produces a higher durability value than plain water and the atmosphere. However, tests at
90 and 180 days produces a result in the reverse whereby air preservatives is higher than
plain water and salt solution in all reinforcement panels. Salt solution, though remains
high compared to plain water and the atmosphere in the without reinforcement panels.
The result indicates that salt water solution has permeated into the construction matrix
thus causing erosion to the reinforcement. In conclusion, lightweight foam concrete can
be suitably used under exposure to salinity for without reinforcement structures.
Reinforcement structure on the contrary is weak due to erosion of the reinforcement.
1
BAB 1
PENGENALAN 1.1 Pengenalan
Industri pembinaan terutama pembinaan perumahan merupakan industri yang paling tua
seusia kehadiran manusia di dunia. Keperluan kepada tempat tinggal menjadikan manusia
berusaha kreatif untuk menyediakan tempat perlindungan atau rumah. Binaan rumah
pada peringkat permulaan kehidupan manusia menggunakan bahan-bahan yang terdapat
di sekitar tempat tinggal mereka. Peringkat awalnya manusia menggunakan sumber
bahan binaan asli yang mudah didapati dan boleh terus untuk digunakan seperti kayu.
Manakala penduduk di kawasan sumber kayu yang terhad, mereka mula membangunkan
rumah menggunakan bahan binaan yang diproses berasaskan tanah seperti lumpur dan
tanah liat yang menjadi asas kepada perkembangan konkrit.
Konkrit merupakan bahan binaan yang telah digunakan secara meluas dalam industri
pembinaan. Catatan sejarah menunjukkan konkrit telah mula digunakan sebagai bahan
binaan seawal tahun 1850an lagi. Walau bagaimanapun sejarah sebenar penggunaan
konkrit dalam industri pembinaan telah bermula lebih awal lagi. Ini terbukti apabila
orang-orang Mesir lama menggunakan abu gipsum tak tulin sebagai bahan penyimen,
manakala orang-orang Greek serta Rom lama menggunakan abu batu kapur dalam
penyediaan konkrit. Ini boleh dilihat pada binaan Coliseum di Rom dan Pont du Gard
berdekatan Nimes yang masih kekal sehingga hari ini (Neville, 1994).
2
Sejarah perkembangan industri simen dan konkrit moden bermula apabila Joseph Aspdin,
seorang jurubina di Leeds, England telah mempatenkan ‘simen Portland’ pada tahun
1924. Simen Portland ini telah menjadi tanda nama sejenis simen dan penggunaannya
cukup terkenal dan telah digunakan secara meluas di seluruh dunia sehingga ke hari ini.
Simen merupakan bahan utama yang bertindak sebagai bahan pengikat dalam penyediaan
konkrit. Perkembangan teknologi konkrit di seluruh dunia ini telah memperlihatkan
bagaimana bahan binaan berasaskan konkrit telah mengambil alih bahan-bahan binaan
yang bersumberkan bahan asli. Ini termasuklah bahan binaan berasaskan kayu dan besi
yang menjadi bahan binaan pilihan utama dalam industri pembinaan pada masa dahulu.
Perubahan ini disebabkan ciri-ciri kekuatan dan ketahanan konkrit adalah lebih baik
berbanding bahan binaan lain yang menjadi ciri-ciri penting bagi sesebuah binaan.
Asas utama penyediaan konkrit adalah bancuhan campuran simen, agregat dan air. Simen
merupakan bahan utama yang bertindak sebagai bahan pengikat antara agregat. Manakala
agregat merupakan bahan kuat dan keras yang paling banyak digunakan dalam campuran
konkrit, sehingga 70 % dan agregat ini membentuk kekuatan konkrit. Air merupakan
bahan yang akan bertindakbalas dengan serbuk simen bagi membentuk simen terhidrat
yang bersifat jelekit dan melekat. Simen terhidrat ini akan mengikat butiran-butiran
agregat bagi membentuk satu ikatan konkrit yang padu. Proses penghidratan ini akan
terus berlaku dengan kehadiran air yang bertindakbalas dengan serbuk simen. Campuran
dan ikatan padu ini apabila mengeras akan membentuk bahan komposit baru yang
dikenali sebagai ‘konkrit’. Penggunaan bahan-bahan tambah dan pelbagai bahan-bahan
lain juga biasa digunakan dalam campuran konkrit bagi menghasilkan konkrit berkualiti
3
tinggi atau menghasilkan konkrit berciri tertentu mengikut keperluan pengguna. Ciri-ciri
dan kualiti konkrit bergantung kepada lima faktor utama, iaitu jenis dan kualiti bahan-
bahan mentah, rekabentuk campuran, kaedah menggaul dan menempatkan konkrit
termasuklah mengangkat dan memadat, proses pengawetan dan kualiti acuan serta faktor
alam sekitar yang meliputi cuaca dan kelembapan udara.
Semenjak penemuan dan perkembangan teknologi konkrit dalam industri pembinaan, dua
ciri istimewa yang penting adalah kekuatan dan ketahanan yang tinggi. Tahap keupayaan
kedua-dua ciri penting ini boleh direkabentuk dan disediakan bagi memenuhi pelbagai
keperluan penggunaan konkrit. Keadaan ini menjadikan penggunaan konkrit lebih utama
dan lebih jimat berbanding bahan binaan lain. Selain itu terdapat beberapa ciri tambahan
yang menambahkan lagi keistimewaan konkrit sebagai bahan binaan. Antaranya; sifat
tahan lama, boleh dibentuk mengikut bentuk acuan, rupa bentuk menarik atau estetika,
bahan penebat yang baik, iaitu haba, bunyi dan kebakaran, senang untuk disediakan dan
senang untuk mendapatkan bahan-bahan mentah.
Permintaan terhadap penggunaan konkrit dalam industri pembinaan yang berkembang
pesat memperlihatkan keperluan kepada pelbagai jenis dan sifat konkrit bagi memenuhi
pelbagai keperluan penggunaannya. Keadaan ini menjadikan industri konkrit sering kali
menghasilkan pelbagai produk baru. Produk baru ini meliputi proses inovasi kepada
penggunaan bahan-bahan mentah yang baru atau tambahan, kaedah pengeluaran dan
penggunaan bahan-bahan kimia dalam campuran konkrit, menghasilkan konkrit yang
4
lebih ekonomik dan mempelbagaikan produk konkrit. Antara proses inovasi konkrit yang
menarik adalah penghasilan konkrit ringan yang berketumpatan rendah.
Secara umumnya konkrit biasa disediakan dengan ketumpatan antara 2240 kg/m3 hingga
2400 kg/m3 (Short dan Kinniburgh, 1978). Konkrit biasa ini mempunyai sifat-sifat
kekurangannya yang tersendiri, antaranya ketumpatan konkrit yang tinggi menjadikan
konkrit tersebut berat dan meningkatkan beban mati struktur konkrit itu sendiri. Konkrit
biasa juga sukar disediakan terutama untuk proses pemadatan yang memerlukan peralatan
khas pemadatan. Selepas konkrit biasa mengeras ianya menjadi satu struktur konkrit yang
sukar untuk dipotong dan dipaku kecuali menggunakan peralatan yang tertentu dan
istimewa. Banyak rungutan yang mengatakan konkrit biasa bersifat sejuk dan berair.
Oleh itu inovasi penghasilan konkrit berketumpatan rendah telah menambahkan lagi
produk konkrit dan memberi lebih pilihan kepada penggunaan konkrit itu sendiri.
Konkrit berketumpatan rendah mempunyai beberapa ciri istimewa sebagai bahan binaan.
Antara ciri yang paling penting adalah sifatnya yang ringan. Dengan ketumpatan rendah
menjadikan konkrit ini lebih ringan berbanding konkrit biasa. Dalam industri pembinaan
faktor berat diri atau beban mati merupakan antara faktor utama beban struktur paling
besar terpaksa ditanggung. Oleh itu pengurangan ketumpatan konkrit akan mengurangkan
berat konkrit dan mengurangkan berat keseluruhan struktur binaan. Pengurangan beban
mati struktur konkrit yang rendah membolehkan rekabentuk kebanyakan elemen-elemen
binaan sehingga ke asas binaan yang lebih kecil. Manakala penggunaan konkrit ringan
pada binaan dinding membolehkan rekabentuk kerangka struktur dan asas bangunan yang
5
lebih kecil. Tambahan lagi penggunaan konkrit ringan hanya memerlukan acuan
menahan kerja konkrit yang tekanannya lebih rendah. Keadaan ini disebabkan jumlah
berat konkrit yang ditanggung adalah kurang berbanding konkrit biasa. Semua kelebihan-
kelebihan ini akan dapat mempercepatkan proses pembinaan dan meningkatkan kadar
pengeluaran terutama industri perumahan.
Sejarah awal penggunaan konkrit ringan dalam industri pembinaan telah bermula seawal
tahun 1920an lagi di Amerika Syarikat. Ianya telah digunakan dalam pembinaan
perumahan secara menyeluruh termasuklah dinding dan komponen struktur bangunan
terutama tiang dan rasuk, blok-blok konkrit dan dinding penahan haba. Sejarah
penggunaan konkrit ringan berketumpatan rendah dalam pembinaan perumahan telah
menghasilkan banyak kebaikan. Antara kebaikannya adalah dapat mengurangkan beban
mati rumah, rumah dapat dibina lebih cepat dan kos pengangkutan bahan yang lebih
rendah. Konkrit ringan ini juga merupakan bahan penebat yang baik, iaitu penebat haba,
bunyi dan kebakaran yang jauh lebih baik berbanding konkrit biasa yang juga sudah baik
sifatnya berbanding bahan binaan lain. Perkembangan semasa teknologi konkrit ringan
memperlihatkan penggunaan konkrit ringan boleh digunakan pada hampir keseluruhan
binaan perumahan. Ini termasuklah penggunaan dalam binaan struktur konkrit ringan
bertetulang, bumbung dan lantai tanggung beban.
Konkrit ringan pada permulaannya telah didefinasikan sebagai konkrit yang dihasilkan
menggunakan agregat ringan bagi menggantikan agregat biasa. Perkembangan teknologi
konkrit ringan telah berjaya menghasilkan konkrit ringan tanpa menggunakan agregat,
6
iaitu dengan menggunakan bahan kimia untuk menghasilkan busa stabil dalam konkrit
atau mortar. Oleh itu definasi konkrit ringan didapati selalu berubah-ubah selaras dengan
perubahan penggunaan bahan dan kaedah penghasilan konkrit ringan itu sendiri.
Seterusnya penggunaan tetulang besi dalam menghasilkan struktur konkrit ringan maka
tahap ketumpatan telah diubahsuai, di mana ketumpatan konkrit ringan telah ditingkatkan
kepada 1840 kg/m3 dan lebih. Keadaan ini masih lagi ringan berbanding konkrit biasa
yang berketumpatan sekitar 2400 kg/m3. Mengikut Draft International Standard Model
Code for Concrete Construction (1977), telah mengklasifikasikan konkrit ringan
mempunyai ketumpatan antara 1200 kg/m3 hingga 2000 kg/m3. Walau bagaimanapun
penggunaan busa dalam konkrit ringan menjadikan konkrit ringan boleh disediakan
dengan ketumpatan serendah 300 kg/m3.
Konkrit menjadi ringan disebabkan oleh kandungan udara yang terdapat di dalam konkrit.
Semakin banyak kandungan udara menjadikan ketumpatan konkrit semakin rendah dan
semakin ringan. Oleh itu, konkrit ringan dihasilkan dengan memasukkan udara ke dalam
konkrit. Ianya boleh dilakukan dengan tiga kaedah utama, iaitu :-
i. menggunakan agregat ringan sebagai pengganti agregat biasa yang berat, atau;
ii. menggunakan agregat kasar sahaja tanpa agregat halus menjadikan binaan konkrit
berongga, atau;
iii. menggunakan buih busa stabil dalam campuran konkrit bagi membentuk ruang
udara dalam konkrit.
7
Sifat agregat ringan yang berongga dan tidak padat digunakan untuk menghasilkan
konkrit ringan. Agregat ringan ini boleh terdiri daripada bahan-bahan asli berasaskan lava
gunung berapi seperti pumis dan skolia, atau bahan asli yang diproses seperti tanah liat
dan syal berkembang atau bahan-bahan terbuang yang diproses seperti abu terbang dan
gangga besi. Penggunaan agregat ringan dalam menghasilkan konkrit ringan berasaskan
bahan mentah yang terdapat pada persekitarannya. Penggunaan bahan lava gunung berapi
hanya di kawasan yang terdapat gunung berapi sahaja. Manakala bahan-bahan yang
diproses memerlukan sumber bahan mentah dan proses pengembangan sebelum ianya
dapat digunakan. Penggunaan konkrit ringan berasaskan bahan kimia seperti konkrit
ringan berbusa menggunakan bahan kimia.
Semenjak tahun 1920an penggunaan pelbagai bahan busa stabil yang dimasukkan ke
dalam konkrit mengambil alih tempat agregat. Busa stabil ini akan memenuhi ruang
konkrit seumpama agregat dalam konkrit. Busa ini perlu terus stabil semasa konkrit segar
sehingga keras untuk membentuk satu lapisan permukaan udara yang kuat. Ini
membentuk konkrit berudara ataupun berselular. Sekarang terdapat pelbagai jenis agen
pembusaan untuk dimasukkan ke dalam konkrit bagi membentuk konkrit ringan berbusa.
Asas penyediaan konkrit ringan berbusa menggunakan campuran agregat halus biasa,
samada pasir atau batu kisar halus, agregat ringan halus ataupun tanpa agregat.
Penggunaan bahan tambah seperti bahan pemplastik dapat mengurangkan nisbah air-
simen dan seterusnya dapat mempertingkatkan kekuatan konkrit. Penggunaan bahan-
bahan tambah lain juga seperti abu terbang, silika dan serat akan membentuk konkrit
8
ringan berbusa yang mempunyai ciri-ciri keistimewaan yang berbeza dari aspek sifat,
kekuatan dan ketahanan. Apa yang penting, penggunaan konkrit ringan berbusa dalam
industri pembinaan memberi lebih pilihan konkrit kepada semua pihak yang terlibat
dalam industri pembinaan seperti akitek, perunding bahan binaan, jurutera dan kontraktor.
Sebagai bahan binaan yang belum biasa dan agak jarang digunakan, maka konkrit ringan
berbusa perlu memastikan keistimewaannya untuk digunakan dan ditentukan tempatnya
dalam industri pembinaan. Ini meliputi data kajian bahan, kesan alam sekitar juga
pandangan pekerja binaan dan bahan-bahan binaan sedia ada. Kajian yang berterusan
akan menghasilkan konkrit ringan berbusa yang dapat memenuhi semua keperluan ini.
Penggunaan konkrit ringan berbusa dapat mengurangkan kesan alam sekitar dari aspek
penggunaan bahan binaan. Penggunaan kayu secara meluas dalam pembinaan bangunan
dan rumah sebelum ini telah banyak merosakkan alam sekitar serta mengurangkan kayu
untuk generasi masa hadapan. Kayu sepatutnya digunakan untuk tujuan dekoratif sahaja
berbanding sebagai bahan struktur. Besi sepatutnya hanya digunakan dalam konkrit untuk
meningkatkan kekuatan regangan berbanding digunakan sebagai bahan struktur.
Penggunaan besi yang terhad ini dapat mengurangkan kerja perlombongan dan
seterusnya meningkatkan kualiti alam sekitar.
Mengambil kira semua kebaikan penggunaan konkrit ringan berbusa dalam industri
pembinaan maka pembangunan konkrit ini perlu diperluaskan dan dipertingkatkan untuk
memaksimakan penggunaannya. Hasilnya adalah bangunan-bangunan yang terdiri
daripada bahan-bahan yang sesuai digunakan dan mudah diselenggarakan. Pemahaman
9
masyarakat dalam menggunakan bahan binaan baru dan sokongan dari kesatuan dalam
pembinaan serta sokongan kuat kerajaan akan dapat merealisasikan penggunaan bahan-
bahan binaan yang sesuai dengan tempatnya.
Umum membicarakan bahawa penyediaan konkrit ringan lebih mahal berbanding dengan
konkrit biasa disamping bancuhan, pengelolaan serta penempatan yang memerlukan lebih
penjagaan dan perhatian berbanding konkrit biasa. Walau bagaimanapun bagi
kebanyakan tujuan, kebaikan menggunakan konkrit ringan lebih utama daripada kos
penyediaan. Banyak kajian mendapati secara perbandingan keseluruhannya penggunaan
konkrit ringan didapati lebih murah berbanding konkrit biasa. Malah minat telah
bertambah menggunakan lebih banyak konkrit ringan dan ke arah penggunaan baru
termasuk konkrit prategasan, bangunan pencakar langit serta bumbung berkelompang.
Pembinaan perumahan pada masa hadapan memperlihat keperluan untuk menggunakan
konkrit ringan disebabkan sifat-sifat istimewanya. Hasil dari penggunaan konkrit ringan
dalam pembinaan perumahan di banyak negara telah memperlihatkan sifat-sifat istimewa
konkrit ringan berbanding dengan penggunaan konkrit biasa.
Pada masa sekarang penggunaan konkrit tidak terhad kepada pembinaan struktur sahaja,
tetapi penyelidik telah berjaya mencipta panel-panel dinding daripada bahan konkrit.
Penggunaan panel ini dapat menggantikan penggunaan batu-bata dan bahan binaan lain.
Walaupun penggunaan konkrit agak meluas, tetapi konkrit merupakan bahan yang berat,
maka kos pengendalian memerlukan jentera yang berkuasa tinggi dan ramai pekerja.
Penemuan terhadap konkrit yang lebih ringan daripada konkrit biasa dan dikenali sebagai
10
konkrit ringan telah memperkembangkan lagi penggunaan konkrit dalam elemen-elemen
bangunan seperti panel-panel selain struktur. Negara maju telah berjaya menggunakan
konkrit ringan untuk pelbagai elemen bangunan antaranya kekubah daripada konkrit.
Memandangkan salah satu komposisi yang mempengaruhi kekuatan konkrit adalah bahan
campurannya, maka kajian terhadap bahan-bahan ini perlu dipertingkatkan bagi
menghasilkan konkrit ringan yang dapat memenuhi penggunaannya. Pada masa kini,
untuk konkrit ringan, terutama blok-blok konkrit, kekuatan sama ada tegangan atau
mampatan berkadar terus dengan ketumpatan. Ini bermakna semakin ringan konkrit
tersebut kekuatan juga akan berkurangan. Keadaan ini akan memaksa pembina membuat
pilihan sama ada konkrit bersifat ringan atau kuat. Konkrit ringan yang agak terkenal di
negara kita dibuat dengan menggunakan campuran busa.
Kajian untuk menghasilkan produk konkrit yang memenuhi keperluan pengguna perlu
diteruskan dan dipertingkatkan. Tumpuan perlu diberikan terhadap penggunaan pelbagai
bahan-bahan mentah untuk menghasilkan konkrit ringan berbusa yang mempunyai ciri-
ciri kekuatan dan ketahanan yang lebih baik disamping ciri-ciri penebat yang baik. Dalam
usaha untuk menjaga alam sekitar dan mengurangkan penggunaan bahan mentah sumber
asli, maka penggunaan bahan lebihan dan sisa industri perlu dipertingkatkan. Oleh itu
kajian ini menggunakan agregat halus dari batu kuari terkilang untuk menghasilkan
konkrit ringan berbusa. Agregat halus batu kuari terkilang merupakan agregat lebihan
yang dihasilkan dari proses penghancuran dan penggredan agregat. Ianya jarang
digunakan dan harganya adalah lebih rendah berbanding pasir halus (Ramli, 1995).
Mengikut Persatuan Simen Portland (1975), sebagai bahan binaan dalam dunia
11
perniagaan hari ini, konkrit dan produk konkrit boleh disediakan mengikut peraturan dan
rekabentuk baru. Bahan baru boleh disediakan dalam pelbagai saiz, bentuk, warna dan
tekstur untuk penggunaan istimewa yang terlampau ringan sehingga terlalu padat untuk
logi riadiasi. Ini menjadikan konkrit bahan binaan yang sedia digunakan dalam pelbagai
keadaan dan menjadikan pilihan pengguna.
1.2 Objektif Kajian
Objektif kajian Ijazah Doktor Falsafah ini adalah untuk mengkaji sifat kekuatan dan
ketahanan konkrit ringan berbusa yang digunakan dalam industri pembinaan.
Berdasarkan kajian literatur, konkrit ringan berbusa didapati memenuhi kriteria-kriteria
sebagai bahan binaan untuk digunakan dalam industri pembinaan. Walau bagaimanapun
pembangunan konkrit ringan berbusa memerlukan kajian dan ujian makmal untuk
menilai dan menghasilkan konkrit yang berketumpatan rendah dengan mempunyai ciri-
ciri kekuatan dan ketahanan yang sesuai untuk digunakan dalam pelbagai penggunaan
pembinaan.
Maklamat utama kajian adalah untuk menilai suatu rekabentuk campuran konkrit ringan
berbusa yang mempunyai tahap kekuatan dan ketahanan yang tinggi. Oleh itu tumpuan
rekabentuk campuran adalah untuk menghasilkan konkrit ringan berbusa yang boleh
digunakan sebagai bahan struktur. Rekabentuk campuran ketumpatan yang dipilih adalah
antara 1200 kg/m3 hingga 2000 kg/m3. Ini adalah selaras dengan tahap ketumpatan
maksima konkrit ringan adalah 2000 kg/m3 berbanding ketumpatan konkrit biasa sekitar
2400 kg/m3. Manakala konkrit ringan berbusa yang dihasilkan kurang daripada 1000
12
kg/m3 biasa digunakan sebagai bahan penebat. Ini juga selaras dengan Draft International
Standard Model Code for Concrete Construction (1977), yang telah mengklasifikasikan
konkrit ringan mempunyai ketumpatan antara 1200 kg/m3 hingga 2000 kg/m3.
Maklamat kedua kajian adalah untuk menghasilkan konkrit ringan berbusa menggunakan
bahan-bahan mentah lebihan atau buangan industri. Oleh yang demikian, keseluruhan
kajian makmal menggunakan bahan mentah agregat halus terkilang dari kuari. Proses
memecah dan mengisar agregat di kuari akan menghasilkan pelbagai saiz agregat.
Biasanya pihak kuari akan memberi tumpuan untuk menghasilkan dan menggredkan
agregat kasar. Oleh itu hasil sampingannya adalah agregat halus terkilang (Ramli, 1995).
Agregat ini merupakan hasil sampingan dan ianya dijual sebagai bahan sampingan pada
harga yang lebih murah berbanding dengan pasir.
Maklamat ketiga kajian adalah untuk menilai ciri-ciri kekuatan dan ketahanan konkrit
ringan berbusa melalui pendedahan kepada pelbagai persekitaran penggunaannya. Kajian
memilih untuk melakukan tiga kaedah pengawetan yang berbeza, iaitu pengawetan udara,
air biasa dan persekitaran agresif, larutan air garam sebagai perbandingan. Hasil ujian
terhadap spesimen-spesimen yang melalui proses pengawetan yang berbeza ini akan
memberi nilai terhadap ciri-ciri kekuatan dan ketahanan untuk rekabentuk ketumpatan
sasaran konkrit ringan berbusa yang berbeza.
Matlamat keempat kajian adalah untuk menghasilkan konkrit ringan berbusa yang akan
digunakan sebagai elemen struktur. Penyediaan panel-panel struktur dan rekabentuk
13
panel struktur konkrit ringan berbusa tanpa tetulang dan bertetulang. Rekabentuk tetulang
pelbagai lapis bagi mengkaji prestasi penggunaan tetulang dalam konkrit ringan berbusa.
Pengawetan panel struktur dalam tiga medium berbeza, iaitu udara, air biasa dan air
garam melengkapkan kajian terhadap ketahanan struktur konkrit ringan berbusa dalam
pelbagai persekitaran.
Secara terperincinya objektif penyelidikan ini adalah seperti berikut :-
1. Membangunkan rekabentuk campuran konkrit ringan berbusa dengan penggunaan
agregat halus terkilang lebihan industri bagi menghasilkan konkrit ringan berbusa
yang mempunyai sifat kekuatan dan ketahanan sebagai bahan struktur dalam
industri pembinaan.
2. Menjalankan ujian dan penilaian terhadap sifat-sifat kejuruteraan bahan yang
meliputi ujian kekuatan dan ketahanan konkrit ringan berbusa dengan pendedahan
pengawetan berbeza, iaitu udara, air biasa dan air garam sehingga tempoh ujian.
3. Menjalankan ujian dan penilaian prestasi konkrit ringan berbusa sebagai bahan
struktur melalui ujian ketahanan terhadap bebanan panel struktur bertetulang dan
tanpa tetulang dengan pendedahan pengawetan berbeza, iaitu udara, air biasa dan
air garam sehingga tempoh ujian.
14
1.3 Skop Kajian
Skop kajian ini memberi tumpuan terhadap pembangunan konkrit ringan berbusa untuk
digunakan sebagai bahan binaan dan bahan struktur dalam industri pembinaan. Pemilihan
bahan-bahan mentah lebihan industri yang mudah didapati di pasaran bertujuan untuk
memaksimakan penggunaan bahan tersebut. Ianya juga bertujuan untuk menilai
kemampuan dan prestasi konkrit ringan berbusa terhadap sifat-sifat kejuruteraan bahan,
iaitu sifat kekuatan dan ketahanan yang akan dihasilkan. Kajian juga memberi tumpuan
terhadap menghasilkan rekabentuk campuran konkrit ringan berbusa yang paling sesuai
melalui beberapa siri rekabentuk campuran dan ujian percubaan makmal. Rekabentuk
campuran ini memberi tumpuan dan penekanan terhadap sifat-sifat busa, nisbah simen-
agregat, nisbah air-simen dan penggunaan bahan tambah untuk menghasilkan konkrit
ringan berbusa yang sesuai dengan fungsinya sebagai bahan binaan. Kaedah pengawetan
dalam tiga medium berbeza, iaitu udara, air biasa dan persekitaran agresif, air garam
merupakan kemuncak kepada ujian dan penilaian konkrit ringan berbusa yang dihasilkan.
1.4 Metodologi Kajian
Metodologi kajian melibatkan kajian literatur, lima bahagian ujian makmal konkrit dan
analisis keputusan ujian. Kajian literatur merupakan peringkat kajian awal yang penting
untuk mengenal pasti sejarah dan penggunaan konkrit ringan berbusa dalam industri
pembinaan. Penekanan kajian ini adalah untuk mengkaji dan menilai dari semua aspek
terutama sifat-sifat kejuruteraan bahan tentang penggunaan konkrit ringan terutama
konkrit ringan berbusa dalam industri pembinaan.
15
Lima bahagian ujian makmal konkrit merupakan kajian eksperimen yang dijalankan di
makmal. Kajian ini meliputi ujian bahan-bahan mentah, ujian konkrit ringan berbusa
segar, ujian sifat kekuatan konkrit ringan berbusa keras, ujian sifat ketahanan konkrit
ringan berbusa keras dan akhirnya ujian panel struktur konkrit ringan berbusa. Kajian
awal merupakan peringkat pemilihan dan pengujian bahan-bahan mentah yang akan
digunakan dalam eksperimen. Antara ujian yang dijalankan ialah ujian bahan busa, iaitu
ujian ketumpatan busa, ujian simen, iaitu ujian masa pengerasan simen, ujian agregat,
iaitu ujian analisis ayak dan ujian ketumpatan serta penyerapan air dan ujian tetulang,
iaitu ujian kekuatan tetulang jejaring terkimpal.
Kajian seterusnya adalah rekabentuk campuran konkrit ringan berbusa bagi menentukan
rekabentuk campuran yang paling sesuai untuk kajian makmal. Kajian dimulakan dengan
siri rekabentuk campuran percubaan dan penyediaan spesimen percubaan. Keputusan
daripada ujian percubaan ini telah digunakan dalam pemilihan rekabentuk campuran
konkrit ringan berbusa untuk kajian makmal penyelidikan. Kajian penyelidikan bermula
dengan membuat kajian terhadap sifat-sifat konkrit ringan berbusa segar yang meliputi
ujian penurunan dan ketumpatan. Kajian diteruskan dengan kajian terhadap konkrit keras
yang bertujuan untuk menilai sifat-sifat kekuatan dan ketahanan konkrit ringan berbusa.
Kajian ini meliputi penyediaan spesimen konkrit ringan berbusa yang diawet dalam tiga
kaedah pengawetan berbeza, iaitu udara, air biasa dan pendedahan agresif, air garam
untuk tempoh pengawetan maksima, iaitu 365 hari. Penilaian ujian yang dijalankan
terhadap spesimen kiub dan prisma konkrit ringan berbusa keras adalah, ujian
16
ketumpatan, kekuatan mampat, kekuatan lentur, halaju denyut ultrasonik, modulus
kekenyalan, pengkarbonatan, resapan air, kehilangan berat dan ketelapan oksigen.
Peringkat akhir kajian makmal adalah pemilihan dan penyediaan panel struktur konkrit
ringan berbusa rekabentuk ketumpatan sasaran tinggi. Kajian ini bertujuan untuk menilai
prestasi kekuatan dan ketahanan konkrit ringan berbusa apabila menerima bebanan. Panel
struktur disediakan tanpa tetulang dan siri beberapa lapis tetulang. Proses pengawetan
dijalankan sebagaimana ujian konkrit ringan berbusa keras, iaitu udara, air biasa dan
pendedahan agresif, air garam. Ujian kaedah bebanan menggunakan bebanan empat titik
dan parameter ujian yang dijalankan adalah untuk penilaian tahap bebanan, nilai
pesongan yang terhasil, nilai bebanan rekahan pertama, nilai bebanan muktamad, lebar,
jarak dan bilangan rekahan yang terhasil.
Semua kaedah ujian yang dijalankan dalam kajian makmal adalah berdasarkan spesifikasi
dan peraturan yang ditetapkan dalam piawaian Malaysia (MS), British (BS) dan Amerika
(ASTM).
1.5 Susunan Bab
Tesis ini mengandungi 7 bab yang membincangkan secara terperinci urutan penyelidikan
yang dijalankan. Rekabentuk susunan bab disediakan untuk membicarakan secara teliti
dan jelas bahagian-bahagian utama dan penting bagi mencapai objektif penyelidikan.
Secara amnya, intipati setiap bab adalah seperti berikut :-
17
Bab 1, perbincangan tentang pengenalan am terhadap penyelidikan, objektif, skop dan
metodologi penyelidikan yang akan dijalankan serta susunan bab tesis.
Bab 2, perbincangan tentang kajian literatur. Kajian dijalankan secara menyeluruh
bermula dari sejarah konkrit ringan dan konkrit ringan berbusa yang telah digunakan
dalam industri pembinaan. Bab ini juga memberi tumpuan secara am tentang proses
penyediaan dan penggunaan konkrit ringan secara umum. Tumpuan khusus kajian adalah
kepada kaedah penyediaan dan penggunaan konkrit ringan berbusa sebagai bahan konkrit
dan bahan struktur konkrit. Kajian juga meliputi proses penilaian terhadap faktor-faktor
yang mempengaruhi sifat-sifat kejuruteraan konkrit ringan berbusa serta aktiviti-aktiviti
pembangunan yang meliputi penyelidikan dan pembangunan konkrit ringan berbusa
dalam industri pembinaan.
Bab 3, perbincangan tentang metodologi kajian makmal konkrit ringan berbusa. Kajian
bermula dengan pemilihan dan ujian terhadap bahan-bahan mentah yang dipilih untuk
digunakan dalam penyediaan konkrit ringan berbusa. Perbincangan diteruskan dengan
penyediaan rekabentuk campuran percubaan, penyediaan dan ujian spesimen percubaan.
Perbincangan tentang keputusan penyelidikan percubaan telah menghasilkan keputusan
penyelidikan makmal, yang meliputi rekabentuk campuran, kaedah pengawetan dan
tempoh pengawetan. Perbincangan secara terperinci tentang peraturan dan standard
penyelidikan kejuruteraan bahan yang dijalankan, iaitu ujian konkrit segar, ujian tentang
sifat kekuatan konkrit keras, ujian tentang sifat ketahanan konkrit keras dan ujian panel
struktur konkrit ringan berbusa.
18
Bab 4, perbincangan tentang sifat kekuatan konkrit ringan berbusa keras. Perbincangan
tentang sifat kekuatan konkrit ringan berbusa keras berasaskan keputusan ujian yang
telah dijalankan terhadap semua spesimen. Perbincangan meliputi keputusan ujian
kekuatan, meliputi kekuatan mampat dan kekuatan lentur, ujian sifat-sifat fizikal,
meliputi ketumpatan, kekenyalan dan halaju denyut ultrasonik. Perbincangan juga
meliputi analisis keputusan setiap ujian dan analisis perbandingan antara ujian-ujian yang
telah dijalankan. Analisis ini bertujuan untuk menilai dan menyatakan kesimpulan
tentang sifat kekuatan konkrit ringan berbusa penyelidikan.
Bab 5, perbincangan tentang sifat ketahanan pada konkrit ringan berbusa keras.
Perbincangan berasaskan keputusan ujian yang telah dijalankan terhadap semua spesimen
ujian berkaitan. Perbincangan ini meliputi keputusan ujian pengkarbonatan, resapan air,
resapan oksigen dan kehilangan berat. Perbincangan juga meliputi analisis keputusan
setiap ujian dan perbandingan antara ujian-ujian yang telah dijalankan. Analisis ini
bertujuan untuk menilai dan menyatakan kesimpulan sifat ketahanan konkrit ringan
berbusa penyelidikan.
Bab 6, perbincangan tentang ujian prestasi dan ketahanan panel struktur konkrit ringan
berbusa sebagai bahan struktur. Perbincangan meliputi penerangan tentang kepentingan
ujian, metodologi ujian dan jangkamasa ujian. Metodologi ujian meliputi pemilihan
ketumpatan sasaran panel struktur, kaedah ujian, kaedah pengawetan dan kaedah ujian
dijalankan. Penilaian ujian dijalankan terhadap nilai bebanan yang dikenakan dan nilai
pesongan yang dihasilkan. Ujian ini meliputi nilai beban untuk rekahan pertama dan
19
beban muktamad serta lebar, jarak dan bilangan rekahan. Perbincangan diteruskan
terhadap penilaian keputusan ujian yang dijalankan dan analisis perbandingan keputusan
antara ujian. Analisis ini bertujuan untuk menilai tahap prestasi dan ketahanan panel
struktur konkrit ringan berbusa serta menyatakan kesimpulan panel struktur konkrit
ringan berbusa sebagai bahan struktur penyelidikan.
Bab 7, merupakan perbincangan peringkat akhir tentang kesimpulan secara keseluruhan
hasil penyelidikan dan analisis yang dijalankan serta cadangan kajian-kajian lanjut.
20
BAB 2
KAJIAN LITERATUR
2.1 Pengenalan
Konkrit ringan berbusa merupakan sejenis konkrit ringan berketumpatan rendah. Konkrit
ringan berbusa adalah bersifat ringan dan ketumpatannya kurang berbanding ketumpatan
konkrit biasa. Mengikut Short dan Kinniburgh (1978), ketumpatan konkrit biasa adalah
sekitar 2400 kg/m3 dan dalam laporan beliau, konkrit biasa mempunyai julat ketumpatan
antara 2240 kg/m3 hingga 2400 kg/m3. Manakala Neville (1994) pula melaporkan,
konkrit biasa berketumpatan antara 2200 kg/m3 hingga 2600 kg/m3. Oleh itu konkrit
biasa dikenali sebagai konkrit yang mempunyai ketumpatan tidak kurang daripada 2200
kg/m3 dan tidak melebihi 2600 kg/m3.
Konkrit ringan berbusa boleh diklasifikasikan sebagai konkrit yang berketumpatan 2000
kg/m3 dan kurang. Ini selaras dengan kenyataan oleh Komuniti Antarabangsa Eropah
tentang konkrit (1977), dalam ‘The Draft International Standard Model Code for
Concrete Construction’ yang telah mengklasifikasikan konkrit ringan berketumpatan
antara 1200 kg/m3 hingga 2000 kg/m3. Klasifikasi ini dibuat berdasarkan konkrit ringan
yang dihasilkan menggunakan agregat ringan. Klasifikasi ketumpatan ini dianggap tinggi
pada masa kini kerana konkrit ringan boleh dihasilkan dengan ketumpatan serendah 300
kg/m3. Penggunaan bahan busa dalam campuran konkrit atau mortar boleh menghasilkan
21
ketumpatan serendah ini. Kandungan matriks konkrit ringan berbusa mengandungi
banyak rongga-rongga udara atau sel-sel ataupun lebih dikenali sebagai konkrit berselular.
Kandungan rongga-rongga udara ini boleh mencapai 70 % daripada isipadu konkrit dan
ianya bergantung kepada jumlah busa yang dicampurkan. Jones, et. al. (2005),
melakarkan contoh kandungan matriks konkrit ringan berbusa yang mengandungi ruang
udara sekitar 20 % hingga 70 %. Penggunaan agregat halus yang paling baik kurang
daripada 4 mm garis purat, nisbah air-simen antara 0.4 hingga 0.8 dan kandungan simen
antara 300 kg/m3 hingga 500 kg/m3, sebagaimana yang ditunjukkan pada Rajah 2.0.
Udara
(20 % – 70%)
Agregat Halus
(paling baik < 4 mm)
Air (Nisbah air-simen = 0.4 – 0.8)
Simen (300 kg/m3 – 500 kg/m3)
Rajah 2.0 : Contoh kandungan konkrit ringan berbusa (Jones, et. al. 2005).
Konkrit biasa merupakan struktur komposit yang dihasilkan daripada campuran bahan
asas; simen, agregat halus, agregat kasar dan air. Manakala konkrit ringan berbusa
menggunakan bahan campuran yang sama tanpa menggunakan agregat kasar dan ianya
22
lebih bersifat mortar. Untuk menjadi konkrit bersifat ringan, buih busa stabil dimasukkan
ke dalam campuran mortar basah. Buih busa stabil memenuhi mortar seumpama agregat
di dalam konkrit. Apabila konkrit ringan berbusa keras, busa stabil membentuk banyak
rongga-rongga udara atau sel-sel seumpama kek naik. Sel-sel yang mengandungi udara
inilah yang meringankan konkrit ringan berbusa dan konkrit ini juga popular sebagai
konkrit berselular. Semakin banyak buih busa dimasukkan ke dalam campuran konkrit
semakin ringan konkrit ringan berbusa yang dihasilkan.
Kehadiran konkrit ringan berbusa dalam industri pembinaan telah mempelbagaikan lagi
produk konkrit. Ketumpatan konkrit ringan berbusa yang jauh lebih rendah dari konkrit
biasa telah memberi lebih pilihan dan kebaikan kepada mereka yang terlibat dalam
industri pembinaan. Arkitek, Jurutera dan pelbagai perunding dalam industri pembinaan
perlu menggunakan kelebihan sifat ringan konkrit ringan berbusa dalam rekabentuk
mereka. Manakala kontraktor perlu menyesuaikan penggunaan konkrit ringan berbusa
dalam pembinaan supaya penggunaan konkrit ringan berbusa boleh dimaksimakan.
Kajian literatur mendapati konkrit ringan berbusa telah digunakan secara meluas dalam
kerja-kerja pembinaan bangunan dan juga kerja-kerja kejuruteraan awam terutama di
negara-negara maju, seperti; Eropah, Rusia dan Amerika Syarikat.
Penggunaan konkrit ringan berbusa pada peringkat awalnya lebih sebagai bahan binaan
penebat haba. Negara-negara yang beriklim sejuk memerlukan elemen bangunan yang
mampu menghalang aliran haba sejuk masuk ke dalam ruang bangunan. Maka konkrit
ringan terutama konkrit ringan berbusa merupakan pilihan mereka. Ianya digunakan
23
sebagai bahan penebat haba untuk mengurangkan penggunaan tenaga dalam memanaskan
ruang bangunan. Penggunaan konkrit ringan berbusa dalam industri pembinaan terus
berkembang melampaui sebagai bahan penebat haba. Ianya kemudian digunakan sebagai
bahan binaan tanggung beban sendiri dan juga bahan struktur bertetulang. Kepelbagaian
penggunaan ini telah mendorong ahli-ahli sains bahan dan teknologi bahan binaan
mempertingkatkan penyelidikan. Penyelidikan perlu dijalankan secara berterusan bagi
mempertingkatkan sifat-sifat konkrit ringan berbusa seumpama atau lebih baik dari
konkrit biasa. Antara sifat penting adalah kekuatan dan ketahanan.
Kajian literatur konkrit ringan berbusa dalam industri pembinaan ini bermula dengan
kajian umum tentang konkrit ringan. Perbincangan kemudiannya dilanjutkan dan
dikembangkan dengan penumpuan khusus terhadap sifat-sifat konkrit ringan berbusa dan
penggunaan konkrit ringan berbusa dalam industri pembinaan.
2.2 Sejarah Konkrit Ringan Dalam Industri Pembinaan
Sejarah penggunaan konkrit ringan dalam industri pembinaan telah lama bermula, walau
bagaimanapun penggunaannya kurang popular pada peringkat awal dan mula popular
beberapa tahun kebelakangan ini. Mengikut Short dan Kinniburgh (1978), konkrit ringan
bukan bahan binaan yang baru dalam industri pembinaan. Sejarah mencatat permulaan
konkrit ringan adalah penggunaan batu kelikir sebagai agregat ringan yang digunakan
pada lewat kurun ke sembilan belas di negara-negara maju seperti Amerika Syarikat,
England dan beberapa negara Eropah lainnya. Ini terbukti apabila kerja-kerja pembinaan
24
bangunan tambahan Musium British pada tahun 1097 penggunaan konkrit ringan
daripada agregat ringan kelikir.
Sejarah juga menunjukkan bagaimana masyarakat Rom lama telah menggunakan konkrit
ringan daripada agregat ringan pumis untuk membina kubah The Pantheon pada jarak
garis pusat 44 m pada abad ke dua lagi yang kekal sehingga sekarang. Masyarakat
Amerika Syarikat telah membina kapal pada perang dunia pertama menggunakan konkrit
ringan daripada agregat ringan tanah liat terkembang dalam penyediaan dan pembinaan
blok-blok konkrit untuk perumahan semenjak tahun 1920an lagi. Masyarakat England
pula menggunakan sangga berbusa sebagai konkrit ringan pada pertengahan tahun
1930an. Malah England merupakan antara negara pengeluar agregat ringan ini dan
menghasilkan blok-blok konkrit ringan berasaskan sangga berbusa ringan (Short dan
Kinniburgh, 1978).
Pada masa perang dunia kedua, pengeluaran agregat biasa menjadi sukar dan ianya tidak
dapat diperdagangkan. England telah menghasilkan, mengeluarkan dan menggunakan
konkrit agregat ringan sebagai blok tidak tanggung beban. Hasil pengeluaran yang
berterusan telah meningkatkan kualiti agregat ringan. Konkrit ringan telah ditingkatkan
penggunaannya sebagai binaan dinding tanggung beban dua lapis. Maklumat ini telah
disahkan oleh Stesen Penyelidikan Bangunan, United Kingdom. Perkembangan dan
pembangunan penggunaan konkrit ringan dalam industri pembinaan yang semakin
meningkat telah mewujudkan kumpulan-kumpulan penyelidik. Penyelidikan tentang
penggunaan dan kualiti konkrit ringan telah meningkat menjadikan penyelidikan yang
top related